Bài giảng Thoát nước - Chương 5: Thoát nước mưa và thoát nước chung

Nội dung text: Bài giảng Thoát nước - Chương 5: Thoát nước mưa và thoát nước chung

1. Chương 5. THOÁT NƯỚC MƯA VÀ THOÁT NƯỚC CHUNG (10 tiết: 6LT+1BT+2ĐA A- THOÁT NƯỚC MƯA V-1. MƯA VÀ SỰ HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY I. NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA MƯA - Các loại mưa - Đặc điểm của mưa ở Việt Nam - Phương pháp đo mưa II. NHỮNG THÔNG SỐ KHÍ TƯỢNG 1. Cường độ mưa Theo lớp nước: h I= , mm/ph t Theo thể tích: W q= , l/s/ha t I - cường độ mưa tính theo lớp nước q - cường độ mưa tính theo thể tích h - Chiều cao lớp nước, mm W - Thể tích nước mưa rơi xuống trên 1 đv diện tích, l/ha t - thời gian mưa, ph Liên hệ giữa q và I: q=166,7 I a. Xác định cường độ mưa theo phương pháp phân tích PP này tính toán khá chính xác, có thể áp dụng cho tất cả các lưu vực với các điều kiện địa hình khác nhau. Cơ sở của PP là dựa vào tài liệu thực đo, nên đòi hỏi phải có đầy đủ tài liệu về mưa nhiều năm của máy đo tự ghi. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-1
2. Mục đích là vẽ đường quan hệ cường độ mưa theo thời gian I~t, q~t ứng với mỗi mức tần suất. Thời gian t thường lấy là 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 ph Việc chọn số liệu mưa có thể lấy mỗi năm 1 trị số lớn nhất, hoặc mỗi năm lấy vài trị số lớn nhất Nguyên tắc xác định cường độ mưa là tính toán tần suất của từng lượng mưa (hoặc cường độ mưa) phút 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 phút. Có thể lập bảng tính toán (GT) Ví dụ: 5% Dựa vào tài liệu mưa 5 ph của n5 trận mưa, tính tần suất, tra được I5 5% Dựa vào tài liệu mưa 10 ph của n10 trận mưa, tính tần suất, tra được I10 . 5% Dựa vào tài liệu mưa 180 ph của n180 trận mưa, tính tần suất, tra được I180 5% 5% 5% 5% Có: I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. 10% 10% 10% 10% Tương tự có: I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. 20% 20% 20% 20% I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. (1) b. Xác định cường độ mưa theo phương pháp cường độ giới hạn * Các công thức của Liên Xô + Xác định cường độ mưa theo cường độ giới hạn của D. F. Gorbachev (1920) Δ I , mm/ph t 0,5 Δ μ3 P μ 0,046H 2 / 3 166,7.Δ A q , l/s/ha t 0,5 t 0,5 Tổng quát: A q , l/s/ha t n Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-2
3. 166,7. .H 2 / 3 P q , l/s/ha (vượt thực tế tới 50%; không nên sd) t 0,5 - Sức mạnh của trận mưa  - Hệ số khí hậu - Hệ số khí hậu của  H - Lượng mưa năm trung bình; mm/năm t - Thời gian mưa; ph P - Chu kỳ tràn cống; năm + Công thức của Viện Thuỷ văn Liên Xô (1941) A BlgP q (sai với thực tế tới 3050%; không nên sd) t 0,5 A, B - Các thông số, biến đổi theo khu vực Hoặc công thức: A 20n q (1 ClgP) q 20 t n t n q20 - Cường độ mưa tính với thời gian 20 phút với P = 1 năm n - Hệ số mũ, tuỳ theo vùng địa lý C - Hệ số có tính đến đặc điểm riêng của từng vùng P - Chu kỳ tràn cống; năm Những nơi không có q20 trong bản đồ, có thể tính theo CT: q20=0,071.H d B H - Lượng mưa năm trung bình; mm/năm dB - Độ hút ẩm bão hoà (tính từ lượng mưa TB tháng và độ ẩm TB tháng) d1a1 d 2a 2 d12a12 dB= a1 a 2 a12 a1, a2, , a12 - lượng mưa TB của các tháng trong năm; d1, d2, , d12 - độ ẩm TB của các tháng trong năm * Xác định cường độ mưa theo các công thức của Anh, Mỹ, Ba Lan + Công thức của Anh Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-3
4. S q= t c n S - Sức mạnh của trận mưa t - Thời gian mưa n - Hệ số mũ, tuỳ theo vùng địa lý c - Hằng số khí hậu + Công thức của Mỹ n In=A. I60 , mm/s I60 - Cường độ mưa trong 60 ph với chu kỳ được chọn A, n - Các thông số khí hậu + Công thức của Reyhonda (Đức) a 1 q=q15  0,369 , l/s/ha t b 4 Pm q15 - Cường độ mưa trong 15 ph với chu kỳ tràn cống P=1năm Pm - Tần suất mưa a, b - Các thống số khí hậu + Công thức của Pomjanovski (Ba Lan) a J= n , mm/h Pm J - Cường độ mưa tính toán; mm/h Pm - Tần suất mưa; % a - Thông số khí hậu, phụ thuộc th gian mưa n - Thông số khí hậu (2) * Xác định cường độ mưa theo các công thức của Việt Nam + Công thức của Viện Thiết kế, Bộ Giao thông S A Blg N 10 12,5lg N q  K (t b)n (t b)n (t 12)0,66 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-4
5. S - Sức mạnh của trận mưa ứng với tần suất P%; mm/h; mm/ph t - Thời gian mưa b - Tham số hiệu chỉnh; b=12 ph n - Chỉ số biểu thị sự giảm dần của cường độ mưa theo thời gian; n=0,66 A, B - Các tham số địa lý A=10,0; B=12,5 N - Độ lặp lại K - Hệ số khí hậu (tuỳ thuộc từng vùng khí hậu) + Công thức của Cục Thuỷ văn 20 b n q (1 ClgP) q 20 , l/s/ha t b n + Công thức của TS Trần Hữu Uyển 35n q (1 ClgP) q 20 , l/s/ha t 15 n t, b, n, đã giải thích ở trên P - Chu kỳ tràn cống; năm C - Hệ số tính đến đặc tính riêng của từng vùng q20 - Cường độ mưa tính vời thời gian 20 phút với P=1 năm Các thông số b, C, n, q20 của 47 trạm quan trắc có thể tham khảo ở bảng 5-2. 2. Thời gian mưa Là thời gian kéo dài trận mưa (tính bằng h, ph ) Khi tính toán cường độ mưa bằng PP cường độ giới hạn, người ta cho rằng thời gian mưa là thời gian hạt mưa rơi xuống tại vị trí xa nhất sẽ chảy đến m/c đang xét, gọi là th gian mưa tính toán. Đ/v khu vực xây dựng hoàn thiện: t = t0 + tr + Σtc, ph t - thời gian mưa tính toán; ph t0 - Th gian t/trung dòng chảy (từ điểm xa nhất đến rãnh TN); lấy t0=510ph tr - Th gian nước chảy theo rãnh đến giếng thu đầu tiên Σtc - Tổng th gian nước chảy trong các đoạn cống từ giếng thu đầu tiên đến m/c tính toán (m/c cuối của đoạn cống thứ m đang xét) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-5
6.  Hình. Sơ đồ tính toán thời gian dòng chảy 1- Khu đất 4- Đoạn cống tính toán 2- Rãnh đường 5- Giếng thăm 3- Giếng thu 6- Nhánh nối Hoặc viết dưới dạng khác: m 1 t t t t t m 0 r  c i c m i 1 t t t m m 1 c m Lr tr=1,25 vr Lr - Ch dài rãnh; m vr - Tốc độ nước trong rãnh; m/ph 1,25 - Kể đến sự tăng dần của tốc độ dòng chảy trong quá trình mưa Lc tc=r vc Lc - Ch dài đoạn cống tính toán; m vc - Tốc độ nước trong cống; m/ph r - Hệ số phụ thuộc vào địa hình; đh bằng phẳng thì r=2, dốc i>0,02 thì r=1,2 (Do cống đầy dần, vận tốc tăng dần) Vậy: Lr Lc t t 0 1,25 r vr vc Trong thực tế, khi khu vực chưa có quy hoạch rõ ràng thì thời gian mưa có thể tính theo CT: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-6
7. 1,5.n 0,6 .L0,6 t  Z0,3.i0,3.I0,3 Trong đó: n - Hệ số nhám bề mặt L - Ch dài dòng chảy, m Z - Hệ số mặt phủ; I - Cường độ mưa i - Độ dốc địa hình (3) 3. Tần suất mưa Pm và chu kỳ tràn cống P * Tần suất mưa Pm (%) là xác suất lặp lại trận mưa cùng thời gian có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. m Pm = , % n m - Số lần mưa có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. n - Số năm quan trắc (tổng số số liệu trong liệu tài liệu). * Chu kỳ mưa P0 là thời gian (năm) lặp lại của trận mưa có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. 1 P0 , năm Pm * Chu kỳ tràn cống P là thời gian (tính bằng năm) lặp lại trận mưa vượt quá cường độ mưa tính toán (vượt quá sức chuyển tải của cống TN). P có ý nghĩa KT-KT to lớn: P q , d, ngập lụt; P q, d, ngập lụt; Chọn P cần căn cứ vào tính chất, quy mô công trình và điều kiện địa hình: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-7
8. Chu kỳ tràn cống P (năm) đ/v khu vực dân cư: Đ/kiện l/việc của cống Thuận Trung Bất Rất lợi bình lợi bất lợi Vị trí của đường ống Trên đường phố khu vực 0,25 0,35 0,5 1 Trên đường phố chính 0,35 0,5 1 2 Chu kỳ tràn cống (năm) P đ/v khu vực các XNCN: Hậu quả của sự tràn cống P (năm) Quá trình công nghệ không bị hư hỏng 12 Quá trình công nghệ bị hư hỏng 35 Khu vực đặc biệt quan trọng: P=510 năm 4. Hệ số dòng chảy Là tỷ lệ giữa lượng nước chảy trong cống và lượng mưa thực rơi trên lưu vực cống phụ trách: Q  c Qb Qc - Lượng nước chảy trong cống, l/s Qb - Lượng mưa thực rơi, l/s  phụ thuộc t/c mặt phủ, đ/kiện đất đai, độ dốc đ/hình, th/gian và cường độ mưa. Theo Berlov: =Z.q0,2.t0,1 Z - Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc t/c mặt phủ q - Cường độ mưa, l/s/ha t - Thời gian mưa Tra , Z ở bảng 5.3 Do cống có lưu lượng tối đa tại cuối đoạn, còn suốt chiều dài đoạn cống lưu lượng luôn luôn nhỏ hơn lưu lượng tối đa, nên có 1 thể tích mà cống tự điều chỉnh làm giảm lưu lượng. Đưa vào hệ số giảm lưu lượng Ke: n Ke = (0,40,7) n - Số mũ, có thể chọn bằng 3/4, lúc đó Ke=0,51 (4) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-8
9. V-2. THIẾT KẾ HTTN MƯA 1. Các giai đoạn thiết kế - Quy hoạch tổng thể - Lập dự án (DATKT, DAKT) - Thiết kế kỹ thuật - Thiết kế thi công 2. Trình tự thiết kế HTTN mưa 1) Thu thập tài liệu cơ bản 2) Phân chia lưu vực (dựa vào bản đồ quy hoạch, cao độ thiết kế, địa hình, hướng dốc ) 3) Vạch tuyến MLTN mưa và bố trí các CT trên HT 4) Tính toán thuỷ văn, thuỷ lực cống 5) Thiết kế trắc dọc; thiết kế các công trình trên HT 6) Tính toán khối lượng vật liệu, lập dự toán 3. Thu thập tài liêu cơ bản - Bản đồ hiện trạng (tự nhiên, kiến trúc, kỹ thuật) - Bản đồ quy hoạch kiến trúc các giai đoạn - Bản đồ quy hoạch cao độ các giai đoạn (có cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế ) - Các tài liệu khí tượng (mưa, gió, nhiệt độ, độ ẩm); thuỷ văn (sông ngòi, ao hồ: F, H, Q, Z ) - Các quy trình, quy phạm, chỉ dẫn, tiêu chuẩn, định mức, đơn giá do Nhà nước ban hành 4. Nguyên tắc vạch tuyến nước mưa - Nguyên tắc tự chảy. Dựa theo địa hình; TH cần thiết mới xd trạm bơm - Chiều dài tuyến ngắn mà phục vụ được diện tích lớn nhất - Giảm thiểu các công trình giao tiếp (với đường xá, sông hồ, CT ngầm ) - Đảm bảo khoảng cách tới các công trình khác theo quy định - Chiều sâu chôn cống cũng xđ tương tự cống TNSH. 5. Tính toán cống thoát nước mưa a. Tính toán lưu lượng - Khi coi hệ số dòng chảy thay đổi (=(q, t): Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-9
10. Z.A1,2 .F Q ψQ ψ.q.F Z.q0,2 .t 0,1 .q.F , l/ s b t1,2n 0,1 - Khi coi hệ số dòng chảy không thay đổi (=const): A Q ψ.Q ψ. .F l/ s b t n Nếu kể đến sự phân bố mưa không đều và sự giảm lưu lượng do sự tự điều chỉnh của cống: A Q μ.ψ.q.F.K μ.ψ. .F.K , l/ s e t n e  - Hệ số phân bố (không đều) mưa rào 1 μ 1 0,001.F2 / 3  - Hệ số dòng chảy (bảng), nếu có nhiều loại thì lấy bình quân gia quyền F - Diện tích lưu vực; ha t - Thời gian mưa tính toán; phút A - Thông số khí hậu Ke - Hệ số giảm lưu lượng Z - Hệ số mặt phủ trung bình của lưu vực thoát nước Nhắc lại các công thức quan trọng: n A = 20 q20(1+ClgP) (Liên Xô) n A = (20+b) q20(1+ClgP) (Cục TV) n A = 35 q35(1+ClgP) (T.H. Uyển) Lr Lc t t 0 1,25 r vr vc 1,5.n 0,6 .L0,6 t  Z0,3.i0,3.I0,3 (5) b. Các công thức tính toán thuỷ lực Cũng sử dụng các công thức tương tự như các công thức tính cho HTTN SH. c. Xác định các thông số cơ bản của cống Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-10
11. Phối hợp tính thủy lực, thuỷ văn để tính Đối với đoạn cống nào đó: Có F, Lc; Các đoạn cống trước đó đã tính toán xong Tìm Q, d, v, i, t Giải theo các bước: 1) Giả thiết vc 2) Tính thời gian mưa t 3) Tính Q theo công thức tính cường độ mưa (nêu trên) 4) Giả thiết d, i 4) Tính thuỷ lực tìm vc', Q' sao cho thoả mãn các yêu cầu quy định 5) Có vc' tính lại được thời gian mưa t' 6) Nếu vc' vc, lấy vc:=vc' 7) Tính lại t, Q, lặp lại từ bước 2 cho đến khi t' t, vc' vc Công cụ tính toán có thể dùng: tính thử dần trực tiếp từ công thức, bảng tra có sẵn, đồ thị lập sẵn, lập trình máy tính. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-11
12. Begin 0 vc:=vc Lc t c : r vc t:= tđoạn trước + tc A Q : ψ F t n Chọn d, i vc:=vc' Tính th/lực được: vc' Chọn lại d, i d, i, vc đạt y/c + Lc t c ': r vc ' vc' vc + End Sơ đồ trình tự tính toán thuỷ lực một đoạn cống thoát nước mưa Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-12
13. 6. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần lưu ý khi thiết kế HTTNM tự chảy (xem giáo trình) - Quy định về chiều sâu, độ cao an toàn, tốc độ nước chảy nhỏ nhất của kênh chảy trong khu vực dân cư: hmin=1,0 m a=0,200,4m. vmin=0,60,8 m/s (khi P 0,5 cho phép giảm tới vmin=0,6 m/s) - Quy định về độ dốc tối thiểu của cống và kênh mương - Quy định về kích thước tối của cống và kênh mương 7. Cống thoát nước mưa có áp Trong một số trường hợp, khi muốn giảm kích thước của cống mà không cần tăng độ dốc để tránh chôn sâu cống thì có thể cho cống làm việc có áp. Q C R.J (H h) / l H / l I H ca 1 max 1 1 Qka C R.i h / l h / l i h Qca - LL khi chảy có áp Qka - LL khi chảy không áp H - Độ sâu chôn cống tính từ mặt đất đến đỉnh cống h - Hiệu số độ cao của đỉnh cống ở đầu và cuối đoạn cống Imax - Độ dốc áp lực lớn nhất (Imax=H/l) i - Độ dốc của đáy cống (độ dốc không áp) Khi chảy có áp, tính lưu lượng đơn vị theo CT: q 0 q.K ap n 1 a 1 3/ 2 1 K ap a 1 1,5.a Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-13
14. I H a max i h q0 - Lưu lượng đơn vị q- Cường độ mưa (theo các CT đã g/thiệu: LX, Viện KTTV, T.H. Uyển) Kap - Hệ số áp lực n - hệ số mũ (trong CT tính cường độ mưa) Đối với những đoạn ngắn và độ dốc nhỏ khi cho cống làm việc có áp thì khả năng chuyển tải của cống tăng đáng kể so với cống không áp. (6) Ví dụ 7. Tính toán cống thoát nước mưa cho thị trấn Đô Lương với những số liệu sau: Bản đồ quy hoạch thị trấn (hình vẽ); Mực nước sông cao nhất: 96,0 m; Diện tích các loại mặt phủ: mái nhà 30%; asphan 38%; đá dăm 12%; lát cỏ 20%. Giải: Tra bảng 5.2, với khu vực Đô Lương, có: q20 = 303,9; C=0,2431; b= 2,61; n=0,6666. Cường độ mưa q với chu kỳ tràn cống P xác định theo các công thức: (20 b)n q (1 Clg P) (20 2,61)0,6666 303,9(1 0,2431.lg P) q 20 (t b)n (t 2,61)0,6666 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-14
15. Với P=1: 2428,2 q (t 2,61)0,6666 Với P 1: 2428,2(1 0,2431.lgP) q (t 2,61)0,6666 Diện tích dòng chảy được phân chia như ở các sau: Bảng thống kê diện tích các tiểu lưu vực Kí hiệu Diện tích Kí hiệu Diện tích diện tích (ha) diện tích (ha) 28a 3,10 31b 3,40 28b 0,90 31c 1,15 29a 3,10 32a 0,90 29b 1,15 32b 1,90 29c 1,15 32c 0,90 30a 0,90 33a 1,15 30b 2,50 33b 2,40 30c 0,90 33c 1,15 31a 1,15 Cộng: 27,80 Bảng thống kê diện tích lưu vực tuyến cống 1-2-3-4-CX Kí hiệu Kí hiệu Giá Bản Chuyển Tổng Kí hiệu diện đoạn diện tích trị P thân qua cộng tích chuyển qua cống bản thân (năm) 1-2 1,15 - 1,15 29b 1 2-3 3,40 2,30 5,70 31b 29c, 31a 1 3-4 1,80 12,70 14,50 30c, 32a 29b, 29c, 31, 33 1 4-CX - 27,80 27,80 29, 31, 33, 32, 28, 30 2 6-7 3,10 3,10 6,20 28a 29a 1 7-4 2,50 8,00 10,50 30b 29a, 28, 30a 1 9-4 1,90 0,90 2,80 32b 32c 1 Căn cứ và q20=303,9 l/s và độ dốc mặt đất trung bình theo chiều dòng chảy với dòng sông imin > 0,006, tra bảng PLIII.1, được giá trị của P cho các đoạn cống. Hệ số dòng chảy xác định theo công thức: a11 a 22 a nn tb a1 a 2 an Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-15
16. 30 0,95 38 0,95 12 0,3 20 0,1  0,7 tb 100 Thời gian nước mưa tập trung trên mặt phủ lấy bằng 8 phút. Khi tr+tc=0 (nước mưa bắt đầu chảy xuống rãnh), lưu lượng đơn vị dòng chảy:  tb .A.F 0,7 2428,2 1,15 Q n 0,6666 405 l/ s (t 0 t r t c b) (8 0 0 2,61) Căn cứ vào độ dốc dọc đường, lấy độ dốc rãnh là 0,004, chiều dài rãnh là 50 m (giếng thu đầu tiên đặt cách đường phân chia dòng chảy 50 m). Kiểm tra khả năng thoát nước bằng rãnh trên đoạn 0-2. Diện tích phục vụ lấy bằng diện tích của 29b, bằng 1,15 ha. Với chiều rộng lòng đường 9 m và độ dốc ngang 0,02, dự kiến độ sâu lớp nước trong rãnh 5 cm (chiều rộng tràn 3,0 m) và theo bảng E.N Sopikov lấy hệ số vận tốc A=5,47 và hệ số lưu lượng B=0,410 l/s. Độ dốc đường phố 0,006; khi đó tốc độ chảy trong rãnh: v r 5,47. 0,006 =0,42 m/s; và lưu lượng cho qua mỗi rãnh là: q r 410. 0,006 =32 l/s; cả hai rãnh là 26 2=64 l/s. Thời gian nước chảy trong rãnh: 175 t 1,25 =516 s 8,60 phút, r 0,42 Lưu lượng nước mưa ở cuối rãnh:  tb .A.F 0,7 2428,2 1,15 Q n 0,6666 =273 l/s (>64 l/s). (t 0 t r  t c b) (8 8,60 0 2,61) Giảm chiều dài rãnh xuống còn 30m, diện tích phục vụ 0,15 ha. Thời gian nước chảy trong rãnh lúc này: 30 t 1,25. =89 s 1,48 ph r 0,42 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-16
17. Lưu lượng ở cuối rãnh:  tb .A.F 0,7 2428,2 0,15 Q n 0,6666 =48 l/s (<64 l/s). (t 0 t r  t c b) (8 1,48 0 2,61) Với độ dốc của phần đường trên đoạn 0-1-2-3: i=(100,8-100,0)/(165+300) 0,002 (<0,003), rãnh được làm với dạng răng cưa độ dốc trung bình i=0,006. Tiến hành tính toán cho các đoạn cống trong tuyến 1-2-3-4-CX Công thức tính lưu lượng:  .A.F 1700,6 F 1700,6 F Q tb n 0,6666 (12,1 t )0,6666 t 0 t r b t c 8 1,48 2,61 t c  c Với P=1: 1700,6 F Q truoc 0,6666 t t c Với P 1: 2428,2(1 0,2431.lgP) F Q truoc 0,6666 t t c ttruoc - Thời gian mưa tính toán tính cho vị trí cuối đoạn cống trước. * Đoạn 1-2: Công thức tính lưu lượng: 1700,6 F Q 0,6666 (12,1 t c ) 1 2 Tính thử dần: Lần 1. Dự kiến: vc=0,80 m/s 145 t c 2 6,04 ph 1 2 0,80.60 1700,6 1,15 Q 198,4 l/ s (12,1 6,04)0,6666 Chọn d=550 mm; i=0,002 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-17
18. Tính lại thuỷ lực được: vc'=0,86 m/s ( vc=0,80 m/s) 145 t ' 2 5,61 ph ( tc=6,04 ph) c 0,86.60 Q'=204,6 l/s ( Q=198,4 l/s) Lần 2. Dự kiến lại: vc=0,86 m/s 145 t 2 5,62 ph c 0,86.60 1700,6 1,15 Q 201,5 l/s (12,1 5,62)0,6666 Vẫn chọn d=550 mm, i=0,002 Tính lại thuỷ lực được: vc'=0,86 m/s ( vc=0,86 m/s) 145 t ' 2 5,61 ph ( tc=5,62 m/s) c 0,86.60 Q'=204,6 l/s ( Q=201,5 l/s) Lần tính cuối cùng này kết quả đã khớp với dự kiến. (Nếu điều chỉnh vận tốc mà vẫn không phù hợp lưu lượng và thời gian thì thay đổi đường kính và độ dốc). Ấn định kết quả là: - d=550 mm - i=0,002 - vc=0,86 m/s - Q=201,5 l/s - tc=5,62 ph - t=12,1+5,62=17,7 ph (đây là trị số th/gian mưa, cũng bằng th/ gian chảy đến điểm đầu của đoạn sau và được s/dụng để tính tiếp cho đoạn 2-3). * Tính cho đoạn 2-3 (tương tự như đối với đoạn 1-2) Với công thức tính lưu lượng cho đoạn này là: 1700,6 5,70 Q 0,6666 (17,7 t c ) 2 3 Sau khi tính thử dần được: - d=900 mm - i=0,002 - vc=1,19 m/s - Q=771,1 l/s - tc=8,4 ph - t=17,7+8,4=26,1 ph Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-18
19. * Tính cho các đoạn còn lại (tương tự như đối với các đoạn trước) Với công thức tính lưu lượng: 2428,2(1 0,2431.lgP) F Q truoc 0,6666 (t tc ) Quá trình tính toán được lập bảng để tiện theo dõi. Trắc dọc tuyến cống 1-2-3-4-CX. Phương án 1 Trắc dọc tuyến cống 1-2-3-4-CX. Phương án 2 (8) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-19
20. Bảng tính toán thuỷ lực tuyến cống 1-2-3-4-CX Tính Cao độ, m Độ sâu chôn L F Q v t t d h Ghi c c i tl M cống Đoạn (m) (ha) (l/s) (m/s) (ph) (ph) (mm) (m) ặt đất Đỉnh cống Đáy cống chú Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) 1-2 145 1,15 201,5 0,86 5,6 17,7 550 0,0020 0,29 100,80 100,50 98,8 98,51 98,25 97,96 2,55 2,54 2-3 300 5,70 771,1 1,19 8,4 26,1 900 0,0020 0,60 100,50 100,40 98,51 97,91 97,61 97,01 2,89 3,39 3-4 160 14,50 1.792,4 1,41 3,8 29,9 1.250 0,0018 0,29 100,40 98,00 97,91 97,62 96,66 96,37 3,74 1,63 4-CX 50 27,80 3.354,9 1,52 1,1 31,0 1.600 0,0015 50 98,00 98,00 97,62 97,55 96,02 95,95 1,98 2,05 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ (10) - (8) (8) (11) (12) - - Nhập từ phần tính thuỷ lực - - (9)*(2) tr địa ắc K ết quả (13) (14) (15) (16) Chuy ển ô (14)trên Trên ph ải xuống Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-20
21. V-3. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HTTN MƯA 1. Ống và kênh mương - Các loại tiết diện: hình tròn, hình trứng, hình chữ nhật - Yêu cầu: chịu lực, chống thấm, chống ăn mòn, trơn, rẻ - Các loại vật liệu: BTCT, sành, XM amiăng, gang, thép, thuỷ tinh, chất dẻo 2. Rãnh, mương, máng - Các loại tiết diện: hình thang, hình chữ nhật, tam giác, bán nguyệt - Các loại vật liệu: đất, gạch, BT, - Để đảm bảo y/c vệ sinh và không ảnh hưởng đến giao thông, nên làm nắp đậy 3. Giếng thu nước mưa * Chức năng: Thu nhận nước mưa * Vị trí: - Trên đường phố: + Chỗ thấp của rãnh ven đường + Chỗ giao nhau các rãnh + Phân bố theo khoảng cách (dày hay thưa tuỳ theo địa hình) - Trong tiểu khu: Các chỗ thấp của địa hình Hình. Ví dụ về cách bố trí các giếng thu trên đường phố 1- Cống thoát nước; 2- Nhánh nối; 3- Giếng thu nước mưa; 4 Giếng thăm Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-21
22. * Chiều dài và độ dốc nhánh nối: - Thông thường lnn 25m - Khi nối ra cống chính d 600, lnn 15m, inn 0,01. Tại vị trí giao nhau có thể không làm giếng thăm, nhưng trên đoạn cống nối có thể có 23 giếng thu. * Các loại giếng thu Có các loại giếng: Tròn (d 0,7m) hay CN 0,6 0,9m; gạch hay BTCT, tại chỗ hay lắp ghép * Cấu tạo giếng thu: nắp, thân, phần lắng cặn (nếu có), đáy Giếng thu có phần lắng cặn: khi địa hình bằng, xa nguồn tiếp nhận, mặt phủ chưa hoàn thiện. Hình. Giếng thu nước mưa a) Giếng thu NM có phần lắng cặn b) Giếng thu NM không có phần lắng cặn 1- Lưới chắn rác 5- Nền giếng 2- Đá bó vỉa 6- Bê tông M100 3- Giếng 7- Cát đệm 4- Lớp chèn * Các kiểu cửa thu: - Cửa thu mặt đường - Cửa thu bó vỉa - Cửa thu hỗn hợp Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-22
23. Hình. Các kiểu cửa thu nước mưa a) Cửa thu mặt đường; b) Cửa thu bó vỉa; c) Cửa thu hỗn hợp; 1- Lưới chắn ở cửa thu mặt đường; 2- Cửa ở bó vỉa; 3- Đá bó vỉa. (9) 4. Giếng thăm và giếng chuyển bậc (sẽ xem xét kỹ ở chương sau) a. Giếng thăm * Chức năng: - Để kiểm tra chế độ làm việc của cống thoát - Nạo vét, sửa chữa - Thông hơi * Vị trí: - Nơi thay đổi hướng tuyến, độ dốc, đường kính - Nơi cống gặp nhau - Theo khoảng cách a. Giếng chuyển bậc * Chức năng: - Giảm thế năng, giảm vận tốc trong cống, giảm độ dốc cống - Khi cần tránh CT ngầm * Vị trí: - Khi chiều cao chuyển bậc > 0,5 m (còn nếu nhỏ hơn chỉ cần máng tràn) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-23
24. V-4. TRẠM BƠM, HỒ ĐIỀU HOÀ VÀ CỬA XẢ NƯỚC MƯA 1. Trạm bơm nước mưa 2. Hồ điều hoà nước mưa 3. Cửa xả nước mưa (10) B- THOÁT NƯỚC CHUNG V-5. ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG VÀ HƯỚNG CẢI TẠO HTTN CHUNG CỦA MỘT SỐ ĐÔ THỊ NƯỚC TA Hiện nay hầu hết các đô thị nước ta đều sd HTTNM để TN hỗn hợp các loại NT. Nguồn nước đang bị ô nhiễm nặng. Cần x/d thêm những cống bao đón toàn bộ phần NTSH, NTSX và một phần NM bẩn đợt đầu đưa đi xử lý. Cần cải tạo cống để làm việc phù hợp cho cả 2 mùa HTTN Hà Nội: - Ban đầu do L. Fayet đề xuất năm 1939, là HTTN riêng - Chỉ mới triển khai cho 5 lưu vực nội thành cũ - Hiện nay vẫn duy trì hoạt động như 1 NHTN chung - Còn nhiều bất cập - Đang được cải tạo (tài trợ của JICA, ADB) - Đang làm các tuyến cống bao, tách NT bẩn không cho vào các hồ nội thành - Chia làm 7 lưu vực, trong đó có lưu vực TN tập trung, bán t/trung, phân tán V-6. ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CỦA HTTN CHUNG * Lưu lượng nước xả (khi mưa) vào sông tại giếng thứ i : Q Q n Q xi mi i ki ni - Hệ số pha loãng NM với NT tại giếng tràn Li (i=1, 2, , m) Q - mi Lưu lượng nước mưa đến giếng thứ i Q - ki Lưu lượng NT đến giếng thứ i (coi mùa khô và mùa mưa như nhau) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-24
25. Sơ đồ tính lưu lượng thoát nước cho các trục tiêu chính Hà Nội * Lưu lượng NT tính toán trên đoạn cống 2i 2(i+1) i Mùa khô: Q Q 2i 2(i 1)  ki i 1 i Q (1 n )Q Mùa mưa: 2i 2(i 1)  i ki i 1 * Lưu lượng trạm bơm chính: m Mùa khô: Q Q  ki i 1 m Mùa m a: Q (1 n )Q ư  i ki i 1 (11) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-25